胀管机夹爪静力分析及结构优化

简介

通过对国内外与夹爪相关的结构优化方式进行调研,结合国外的胀管机夹爪结构,建立有限元模型并进行分析。考虑夹爪断裂部位应力水平对疲劳寿命的影响以及夹爪夹持铜管能力的大小,选择了夹爪的接触面圆角半径、高度等结构参数,研究了单因素对夹爪的等效应力以及与铜管之间接触应力的影响规律,确定了正交优化试验因素以及相应的水平选择。在正交试验中,设计了夹爪L9(34)三因素三水平正交试验,并对模拟试验结果进行方差分析,得出最优组合为A3B2C1,即在接触面开3个防滑槽、接触面高度为3.8 mm同时夹爪背面无圆角的优化结构,优化后夹爪结构最大等效应力减少了3.5%,平均摩擦力增大了24.5%,提高了夹爪寿命以及夹爪稳定夹持铜管的能力。